Вплив забруднення кадмієм на гліальні клітини мозку: наслідки та біоіндикаційні можливості

Анотація

Кадмій (Cd) – важкий метал, який наразі присутній майже в усіх компонентах довкілля. Cd є повсюдним забруднювачем, що постійно надходить у навколишнє середовище з промислових та сільськогосподарських джерел, гірничодобувної промисловості, лісових пожеж тощо. Окремі професійні захворювання мають ускладнення, пов'язані з цитотоксичністю Cd. Незважаючи на тривале вивчення токсичних ефектів Cd, цитотоксичність низьких доз та хронічний вплив цього токсиканту на клітини нервової тканини залишаються нерозкритими. Результати визначення нейротоксичності Cd свідчать про порушення проникності гематоенцефалічного бар’єру, акумуляцію Cd у мозку та погіршення функціональної активності центральної нервової системи. Одними з найбільших клітинних мішеней для Cd у мозку є астроцити, які забезпечують живлення та функціональну активність нейронів, а також відновлення фізичних та метаболічних ушкоджень. Цитоскелет астроцитів побудований із гліального фібрилярного кислого білка (ГФКБ). ГФКБ бере участь у важливих функціях астроцитів і його стан відображає реактивність астроцитів. Молекулярні механізми нейротоксичного впливу Cd на гліальний цитоскелет залишаються невідомими. Для досліджень цитотоксичних механізмів різних сполук, включаючи важкі метали як клітинні моделі астроцитів, широко використовуються гліобластоми. Ураховуючи роль окисного стресу в клітинних ушкодженнях, а також реактивну відповідь гліальних клітин, у представленій роботі досліджено ефекти низьких доз Cd на показники окисного стресу та експресію ГФКБ і глюкозо-6-фосфат-дегідрогенази (Г6ФД) у клітинах лінії U373GM. Показано, що дози 2-10 μМ Cd індукували дозозалежне зростання реактивних сполук кисню та продуктів перекисного окиснення ліпідів. Ці самі дози інгібували експресію цитоскелетного маркера астроцитів ГФКБ і метаболічного маркеру утилізації глюкози Г6ФД. Отримані результати свідчать про виразний цитотоксичний ефект низьких доз Cd в астроцитарній клітинній моделі U373GM. До того ж астрогліальна цитотоксичність Cd може бути опосередкована окисними ушкодженнями, пригніченням експресії гліальних проміжних філаментів і розладом утилізації глюкози. Визначені параметри можуть бути багатообіцяльними біомаркерами токсичного впливу як для оцінки стану здоров’я людини, тварин, так і для визначення стану навколишнього середовища в цілому.